В структуре шахты вентиляторные и насосные установки играют вспомогательную роль, однако без них не могут осуществляться основные технологические процессы, поскольку их отказы практически всегда приводят к остановке либо отдельного производственного участка, либо всей шахты в целом. Кроме того, от надежной и безаварийной работы данных установок зависит, в первую очередь, безопасность труда горнорабочих. Однако в настоящее время срок службы, например, почти половины действующих вентиляторов превысил нормативный, а около 44% установок с осевыми вентиляторами работает на предельном режиме.
     Практически все вентиляторные и насосные установки оснащены средствами температурного контроля. Температура перегрева, несмотря на значительную инерционность тепловых процессов, является достаточно информативным диагностическим признаком, так как реагирует не только на изменение технического состояния контролируемых узлов, но и на их работу в нормальных режимах. Однако практически всем средствам термодиагностирования присущ недостаток, который заключается в том, что температура отражает не причину, а следствие аварийного режима. Кроме того, имеется целый ряд узлов, термодиагностирование которых конструктивно затруднено или вообще неинформативно и для которых наиболее диагностически информативными являются различные характеристики вибрации, возникающей при их работе. В то же время виброконтроль технического состояния узлов вентиляторных и насосных установок, в основном, сводится к периодическому измерению вибрации и проведению, при необходимости, балансировки и центровки. Но в силу старения установок, применения в них материалов, характеризующихся невысокими показателями сопротивляемости гидроабразивному, коррозионному и кавитационному изнашиванию, и условий их эксплуатации достаточно частыми являются, например, отрыв лопаток от хвостиков, налипание пыли на лопатках, обрыв обмоток статора и ротора и т. п., приводящие к появлению существенного дисбаланса в межремонтные периоды и, как следствие, к значительному повышению вибрации, которая не только оказывает вредное физиологическое воздействие на организм обслуживающего персонала, но одновременно снижает ресурс, надежность и точность работы самих машин и механизмов. Например, неуравновешенность (дисбаланс) рабочих колес вентиляторов главного проветривания возникает с вероятностью 0.216 и является причиной повышения уровня вибрации почти в 50% случаев. Этот дефект довольно часто приводит к отказам подшипников, а достоверность его распознавания без применения специальных технических средств не превышает 0.567. В то же время по данным энерго-механической службы ПО “Донецкуголь” стоимость замены одного подшипника примерно в 8-9 раз выше стоимости работ по балансировке.
     Кроме того, низкая информационная обеспеченность операторов и диспетчера и отсутствие ряда несомненно необходимых автоматических защит, реагирующих на достижение оборудованием предельного (как предаварийного) технического состояния являются причиной возникновения аварийных ситуаций, приводящих к катастрофическим отказам и несчастным случаям, а низкие показатели оперативности и достоверности диагностической информации, поступающей в энерго-механическую службу шахты, не позволяют осуществлять прогнозирование технического состояния основных узлов вентиляторных и насосных установок, и тем самым обоснованное планирование сроков и объемов работ по их техническому обслуживанию и ремонту.
     Таким образом, эффективность от создания и внедрения комплекса технических средств достигается за счет: сокращения числа и длительности простоев, связанных с отказами в межремонтные периоды (в том числе и в рабочие смены) и затратами времени на восстановление работоспособности; обоснованного планирования сроков и объемов работ по техническому обслуживанию и ремонту по действительному техническому состоянию; увеличения эксплуатационной надежности узлов шахтных вентиляторных и насосных установок и их приводных электродвигателей; снижения энергопотребления; повышения безопасности работы обслуживающего персонала.
   В угольной промышленности Украины средства диагностирования, подобные разрабатываемому, отсутствуют. Анализ же использования подобных комплексов средств в других отраслях промышленности показывает, что число аварийных простоев уменьшается на 30-40%, а их длительность сокращается в 1,5-2 раза. Такие достаточно высокие показатели эффективности обусловлены в первую очередь тем фактом, что остановки данных установок практически всегда приводят к прекращению основного технологического процесса.
     Функциональное, алгоритмическое и техническое объединение известных решений и новых разработок, использование изобретений разработчиков, защищенных патентами, и ориентировка на современные зарубежные аналоги позволит обеспечить соответствие технического уровня создаваемого изделия лучшим мировым образцам.

2. Горно-технические условия применения комплекса средств.

     Комплекс средств применяется на поверхности шахт и в подземных условиях шахт.

3. Требуемые выполняемые функции.

     Разрабатываемый комплекс средств предназначен для непрерывного контроля технического состояния узлов вентиляторных и насосных установок и их приводных электродвигателей и должен выполнять следующие основные функции:

4. Состав и структурная схема комплекса средств.

     Структурная схема стационарного средства диагностирования представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4. 1 – структурная схема стационарного средства диагностирования.

     Состав стационарного средства диагностирования приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Состав стационарного средства диагностирования

Наименование составных частей:	Количество
Преобразователь температуры и вибрации	4-24
Концентратор информации	1-6
Пульт оператора	1
Оборудование пульта диспетчера	1

     В таблице указан минимальный и максимальный количественный состав комплекса средств; состав комплекса средств определяется потребителем в заказе, исходя из следующего: к одному концентратору можно подключать от 1 до 4 преобразователей температуры и вибрации; к одному пульту оператора можно подключать от 1 до 6 концентраторов.
     Конструктивно комплекс средств выполнен в виде 1-6 концентраторов информации и пульта оператора, с входящими в них отдельными блоками, и 4-24 преобразователей температуры и вибрации. Концентраторы с преобразователями температуры и вибрации и с пультом оператора связаны кабелем.

1. Концентратор информации.

     Концентратор информации предназначен для коммутации, усиления и обработки выходных сигналов преобразователей, фильтрации вибросигнала, задания уставок по температуре и вибрации, формирования сигналов аварийного отключения объектов контроля, обеспечения связи с пультом оператора. В состав концентратора информации входят:

- блок защит;

- блок контроллера;

- блок преобразователей;

- блок фильтров;

- блок обработки сигналов.

Блок защит.

     Блок защит предназначен для: отключения вентиляторной установки при достижении предельных температур подшипниковых опор или статора приводного двигателя; отключения вентиляторной установки при достижении аварийного среднеквадратичного значения виброскорости средней подшипниковой опоры установки.

Блок контроллера.

     Блок контроллера предназначен для: управления подключением преобразователей температуры и вибрации; реализации алгоритмов опроса преобразователей и диагностирования; управления отображением информации; обеспечения связи между отдельными устройствами комплекса средств.

Блок преобразователей.

     Блок преобразователей предназначен для: формирования напряжений +5В, +9В, -12В, -15В питания схем комплекса средств.

Блок фильтров.

     Блок фильтров предназначен для: коммутации фильтров; выделения каждым фильтром своей основной гармоники сигнала виброперемещения; формирования уровня сигнала виброперемещения для каждого фильтра; задания трех уставок для канала ударных импульсов.

Блок обработки сигналов.

     Блок обработки сигналов предназначен для: усиления и коммутации сигналов с преобразователей температуры и вибрации; переключения коэффициента усиления вибросигнала; формирования значений виброскорости и виброперемещения; фильтрации вибросигнала.

2. Пульт оператора.

     Пульт оператора предназначен для обработки массивов информации, поступающих от 1-6 концентраторов, в соответствии с алгоритмом диагностирования, отображения информации о состоянии объектов контроля, обеспечения связи с оборудованием пульта диспетчера.

3. Преобразователь температуры и вибрации.

     Преобразователь температуры и вибрации предназначен для преобразования температуры и механических колебаний подшипниковых опор в электрический сигнал, усиления этого сигнала и передачи его в концентратор.

 

     В настоящее время на шахтах Украины работает около 3000 вентиляторных установок главного проветривания и около 5000 насосных установок главного водоотлива, без которых не могут осуществляться основные технологические процессы. Кроме того, от надежной и безаварийной работы данных установок зависит безопасность труда горнорабочих. Сказанное, а также наметившаяся в последние годы тенденция к снижению профессионального уровня обслуживающего персонала обусловили в качестве главной задачу повышения эффективности работ по обслуживанию данных установок за счет применения автоматизированных средств непрерывного и периодического диагностирования как самих рабочих машин, так и их приводных электродвигателей, что позволит повысить надежность и долговечность вентиляторных и насосных установок, предупредить вредное действие вибрации и снизить стоимость текущих и капитальных ремонтов за счет своевременного обнаружения дефектов и предупреждения разрушения узлов машин.

---

главная страница       библиотека        ссылки